CN113999567A - 油墨及光学组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种油墨及应用该油墨的光学组件。该油墨具有优良的耐化学品性。该油墨包括溶剂、颜料、功能助剂、重量百分比为5％～30％的改性丙烯酸酯树脂、重量百分比为1％～10％的异氰酸酯树脂以及重量百分比为0％～5％的碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体。

Description

油墨及光学组件

技术领域

本申请涉及高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种油墨及应用该油墨的光学组件。

背景技术

现有的油墨耐化学品性不足。例如，涂覆于显示模组的侧边的油墨接触化学品后，容易出现侵蚀、溶胀、脱落等现象，导致显示缺陷。

发明内容

本申请第一方面提供一种油墨，以解决现有的油墨耐化学品性不足的问题。

该油墨包括溶剂、颜料和功能助剂，该油墨还包括：

重量百分比为5％～30％的改性丙烯酸酯树脂；

重量百分比为1％～10％的异氰酸酯树脂；以及

重量百分比为0％～5％的碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体。

其中，所述改性丙烯酸酯树脂为具有至少一个端羟基的多羟基丙烯酸酯树脂，所述异氰酸酯树脂为包括间苯二甲基异氰酸酯(XDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二异氰酸酯中的任意一种或不限一种的混合物。该油墨中，改性丙烯酸酯树脂能够提升油墨的耐刮性、耐磨性、低温韧性以及粘结力，异氰酸酯树脂能够提升油墨的耐候性、光稳定性、色泽稳定性及粘结力，且其与多羟基聚合物反应后生成的聚氨酯含有大量氨酯键、酯键、醚键等，使油墨具有优异的耐化性、耐磨性、耐划伤性、柔韧性、弹性以及高的粘结力和剥离强度。异氰酸酯树脂与多羟基丙烯酸酯树脂反应生成的聚氨酯改性丙烯酸酯则可兼具聚氨酯和丙烯酸酯的许多优异性能，同时分子中丙烯酸酯树脂内碳碳双键等活泼基团在改性后非常容易被反应掉形成交联网络，聚氨酯中硬段氢键的存在亦会增加交联网络的紧密程度，使其具有优异的耐化学品性。碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体可形成氢键，提高交联密度，降低溶胀度，提升耐化学品性。因此，该油墨在改性丙烯酸酯树脂、异氰酸酯树脂和丙烯酸酯单体的协同作用下，具有高的粘结力，低的溶胀度，高的耐化学品性，使得其接触化学品后，不易侵蚀、溶胀或脱落。

一些实施例中，改性丙烯酸酯树脂为己內酯改性丙烯酸酯树脂，所述异氰酸酯树脂为间苯二甲基异氰酸酯(XDI)，碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯。

一些实施例中，溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、异佛尔酮、二丙酮醇、乙二醇醚系溶剂、苯甲酸烷酯系溶剂和1，3-丁二醇中的至少一种。

一些实施例中，溶剂包括重量百分比为20％～60％的乙酸丁酯和重量百分比为10％～40％的异佛尔酮。

一些实施例中，颜料包括炭黑、石墨、铁黑、苯胺黑、钛白粉、锌白粉和锌钡白中的至少一种。

一些实施例中，颜料包括重量百分比为5％～15％的炭黑。

一些实施例中，功能助剂包括抗氧化剂、消泡剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、润湿剂、pH值稳定剂中的至少一种。

一些实施例中，功能助剂包括重量百分比为0％～0.5％的抗氧化剂、重量百分比为0.1％～5％的消泡剂和重量百分比为0.05％～5％的表面活性剂。

本申请第二方面提供一种光学组件。该光学组件包括光学部件以及设置于光学部件上的油墨层，其中，油墨层由本申请第一方面的油墨的固化而成。

一些实施例中，光学部件为透镜，透镜包括相对的入光面和出光面、以及围绕且连接入光面和出光面的外周面，油墨层设置于外周面；或者，光学部件为显示模组，显示模组包括用于显示画面的显示面、背离显示面的非显示面以及围绕且连接显示面和非显示面的侧面，油墨层设置于侧面。

一些实施例中，油墨层的厚度为5μm～15μm。

附图说明

图1为本申请一实施例的光学组件的结构示意图。

图2为本申请另一实施例的光学组件的结构示意图。

主要元件符号说明：

光学组件 10、20

透镜 12

入光面 121

出光面 122

外周面 123

油墨层 14、24

显示模组 22

显示面 221

非显示面 222

侧面 223

基板 224

功能层 225

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本申请实施例中记载的数据范围值如无特别说明均应包括端值。

本申请第一方面提供一种油墨。该油墨包括溶剂、颜料、功能助剂、重量百分比为5％～30％(较佳地为10％～20％，更佳地为15％～20％)的改性丙烯酸酯树脂、重量百分比为1％～10％(较佳地为1％～5％，更佳地为3％～5％)的异氰酸酯树脂以及重量百分比为0％～5％(较佳地为1％～5％，更佳地为1％～3％)的碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体。在该范围外则会使油墨交联密度和粘结力等性能达不到要求，导致油墨耐化性下降。其中，所述改性丙烯酸酯树脂为具有至少一个端羟基的多羟基丙烯酸酯树脂，所述异氰酸酯树脂为包括间苯二甲基异氰酸酯(XDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二异氰酸酯中的任意一种或不限一种的混合物。该油墨中，改性丙烯酸酯树脂能够提升油墨的耐刮性、耐磨性、低温韧性以及粘结力，异氰酸酯树脂能够提升油墨的耐候性、光稳定性、色泽稳定性及粘结力，且其与多羟基聚合物反应后生成的聚氨酯含有大量氨酯键、酯键、醚键等，使油墨具有优异的耐化性、耐磨性、耐划伤性、柔韧性、弹性以及高的粘结力和剥离强度。异氰酸酯树脂与多羟基丙烯酸酯树脂反应生成的聚氨酯改性丙烯酸酯则可兼具聚氨酯和丙烯酸酯的许多优异性能，同时分子中丙烯酸酯树脂内碳碳双键等活泼基团在改性后非常容易被反应掉形成交联网络，聚氨酯中硬段氢键的存在亦会增加交联网络的紧密程度，使其具有优异的耐化学品性。碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体可形成氢键，提高交联密度，降低溶胀度，提升耐化学品性。因此，该油墨在改性丙烯酸酯树脂、异氰酸酯树脂和丙烯酸酯单体的协同作用下，具有高的粘结力，低的溶胀度，高的耐化学品性，使得其接触化学品后，不易侵蚀、溶胀或脱落。

一些实施例中，改性丙烯酸酯树脂为己内酯改性丙烯酸酯树脂，异氰酸酯树脂为间苯二甲基异氰酸酯(XDI)，碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯。

油墨的分子结构如下(n₁为2～5之间的任意整数，n₂为1～40之间的任意整数)：

己内酯改性丙烯酸酯树脂的分子结构如下：

间苯二甲基异氰酸酯的分子结构如下：

甲基丙烯酸甲酯的分子结构如下：

该油墨中，己内酯改性丙烯酸酯树脂能够提升油墨的耐刮性、耐磨性、低温韧性以及粘结力，间苯二甲基异氰酸酯能够提升油墨的耐候性、光稳定性、色泽稳定性及粘结力，甲基丙烯酸甲酯可形成氢键，提高交联密度，降低溶胀度，提升耐化学品性。因此，该油墨在己内酯改性丙烯酸酯树脂、间苯二甲基异氰酸酯和甲基丙烯酸甲酯的协同作用下，具有高的粘结力，低的溶胀度，高的耐化学品性，使得其接触化学品后，不易侵蚀、溶胀或脱落。

一些实施例中，溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、异佛尔酮、二丙酮醇、乙二醇醚系溶剂、苯甲酸烷酯系溶剂和1，3-丁二醇中的至少一种。

乙二醇醚系溶剂例如为乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇二甲醚等。

苯甲酸烷酯系溶剂例如为苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯等。上述溶剂可从油墨的粘度、干燥速度等方面综合考虑进行选择。

一些实施例中，溶剂包括重量百分比为20％～60％的乙酸丁酯和重量百分比为10％～40％的异佛尔酮。例如，乙酸丁酯的重量百分比为20％～30％、30％～40％、40％～50％或50％～60％。异佛尔酮的重量百分比为10％～20％、20％～30％、30％～35％或35％～40％。

颜料的主用作用是提供油墨的遮盖力。一些实施例中，油墨为黑色系油墨，颜料包括炭黑、石墨、铁黑、苯胺黑中的至少一种。另一些实施例中，油墨为白色系油墨，颜料包括钛白粉、锌白粉和锌钡白中的至少一种。

可以理解，油墨不限于黑色系油墨或白色系油墨，例如，颜料还可以为黄色颜料、红色颜料、品红色颜料、蓝色颜料、青色颜料、绿色颜料、橙色颜料、紫色颜料、褐色颜料等，以使油墨着色。

一些实施例中，颜料包括重量百分比为5％～15％的炭黑。例如，炭黑的重量百分比为5％～8％、8％～10％或10％～15％。其中，炭黑的重量百分比为5％以上，则容易调整得到油墨的黑色的色调，进而当油墨作为油墨层时，容易赋予油墨以遮光性能。而炭黑的重量百分比为15％以下，可使油墨具有良好的经时稳定性。

一些实施例中，功能助剂包括抗氧化剂、消泡剂、流平剂、表面活性剂、分散剂、润湿剂、pH值稳定剂中的至少一种。

消泡剂和流平剂利于解决油墨起泡的现象，以使油墨具有良好的表面效果。

表面活性剂用于起乳化或润湿作用，表面活性剂例如为二烷基磺基琥珀酸盐、烷基萘磺酸盐、脂肪酸盐等阴离子性表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、乙炔二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、改性聚二甲基硅氧烷等硅氧烷类等非离子性表面活性剂、烷基胺盐、季铵盐等阳离子性表面活性剂、碳甜菜碱、磺基甜菜碱等甜菜碱系表面活性剂。

分散剂可抑制颜料(如，炭黑粒子等)的凝集或絮凝，以使颜料保持良好的分散稳定性。

润湿剂用于降低颜料(如，炭黑粒子等)的表面能，抑制颜料(如，炭黑粒子等)的凝集或絮凝，使颜料保持良好的分散稳定性。

pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值。

一些实施例中，功能助剂包括重量百分比为0％～0.5％的抗氧化剂、重量百分比为0.1％～5％的消泡剂和重量百分比为0.05％～5％的表面活性剂。抗氧化剂例如为受阻酚类抗氧化剂。功能助剂中，除去抗氧化剂、消泡剂、表面活性剂之外的其他添加剂的重量百分比为0.1％～10％。

具体地，抗氧化剂的重量百分比例如为0％～0,1％、0.1％～0.2％、0.2％～0.3％、0.3％～0.4％或0.4％～0.5％。消泡剂的重量百分比例如为0.1％～1％、1％～2％、2％～3％、3％～4％或4％～5％。表面活性剂的重量百分比例如为0.05％～0.1％、0.1％～0.5％、0.5％～1％、1％～2％、2％～3％、3％～4％或4％～5％。其他添加剂的重量百分比例如为0.1％～1％、1％～5％或5％～10％。

由于本申请实施例的上述油墨在己内酯改性丙烯酸酯树脂、间苯二甲基异氰酸酯和甲基丙烯酸甲酯的协同作用下，具有高的粘结力，低的溶胀度，高的耐化学品性，使得其接触化学品后，不易侵蚀、溶胀或脱落。

以下表一为本申请实施例的油墨与比较例的油墨在可靠性测试中，各项结果的对比表。

表一

需要说明的是，上述表格中，混合油脂中，防晒霜：皮脂：汗液＝1:1:1。耐化学品性测试条件为在温度65℃，湿度90％RH条件下放置72h。

从上表中可以看出，对比例的油墨在耐化学品性测试中，存在侵蚀、脱落、溶胀等问题，而本申请实施例的油墨，在高温高湿(65℃，90％RH)环境下放置72小时，能够通过混合油脂、防晒霜、汗液、凡士林的测试，具有优良的耐化学品性。

百格测试为通过对形成在基材上的涂层，使用百格刀，横向与纵向各划1刀，以形成100个细小方格，如无百格刀利用美工刀也可以。然后，利用胶带粘贴于百格中，快速拉起，测试涂层脱落的数量。

具体地，百格刀的刀口宽度约为10mm～12mm，每1mm～1.2mm为间隔，共有10格，直线划下时会出现10条间隔相同的直线刀痕，于直线刀痕的垂直位置划下，便成为10*10的100格的正方形，百格刀划下去的时候应该割到见到基材，不可只割在涂层上，否则测试便不成立。当百格刀划完之后，还须用胶带测试涂层会不会脱落，胶带规定利用3M 600或3M610的胶带。具体地，将胶带粘贴于百格中，以手指压下将胶带紧密贴附，再以瞬间的力道将胶带撕起，目视基材上的涂层是否有脱落现象。

依照北美国家技术标准ASTM D3359，ASTM等级与涂层脱落的数量关系如下：ASTM等级为5B，表示切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。ASTM等级为4B，表示在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损≤5％。ASTM等级为3B，表示切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5％～15％。ASTM等级为2B，表示沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落，剥落的面积超过15％～35％。ASTM等级为1B，表示切口边缘大片剥落/或者一些方格部分或全部剥落，其面积大于划格区的35％～65％。ASTM等级为0B，表示在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于65％。

从表一中可以看出，在百格测试中，对比例的油墨附着力表现不佳，其ASTM等级为4B，在切口的相交处有小片剥落。而本申请实施例的油墨，具有高的附着力，其ASTM等级为5B，切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。

从表一中还可以看出，在温度65℃，湿度90％RH条件下放置72h后，再进行百格测试，本申请实施例的油墨的ASTM等级仍为5B，具有高的耐高温高湿性。此外，在沸水中放置30mins后，再进行百格测试，本申请实施例的油墨的ASTM等级仍为5B，具有高的耐水煮性能。而对比例的油墨，在耐高温高湿性及耐水煮性能测试中，表现不佳。

从表一中还可以看出，本申请实施例的油墨还具有高的铅笔硬度，且经500g体积分数为98％的酒精擦拭100次，本申请实施例的油墨表面无异样。而对比例的油墨存在掉色的问题。

综上，本申请实施例的油墨能够兼顾高耐化学品性、高附着力、高耐高温高湿性、高耐水煮性能、高硬度和高耐酒精性等的各项性能的需求。

本申请第二方面提供一种光学组件。该光学组件包括光学部件以及设置于光学部件上的油墨层，其中，油墨层由本申请第一方面的油墨的固化而成。具体地，该油墨层可以作为遮光膜使用，也可以作为装饰膜使用。

图1为本申请一实施例的光学组件的结构示意图。图1的光学组件10中，光学部件为透镜12。透镜12包括相对的入光面121和出光面122、以及围绕且连接入光面121和出光面122的外周面123。油墨层14设置于外周面123。透镜12例如使用玻璃基材或树脂基材。油墨层14用作遮光膜，当光线经过油墨层14和透镜12的外周面123的交界处时，会被油墨层14吸收，如此，避免光线经透镜12后，从外周面123处出射。此外，外部光线经油墨层14后也会被吸收，而无法自外周面123处入射至透镜12。图1中，透镜12的入光面121为凹面，出光面122为凸面。其他实施例中，不限定透镜的类型。例如，透镜可以为双凹透镜、双凸透镜、平凹透镜等。

图2为本申请另一实施例的光学组件的结构示意图。图2的光学组件20中，光学部件为显示模组22。显示模组22包括用于显示画面的显示面221、背离显示面221的非显示面222以及围绕且连接显示面221和非显示面222的侧面223。油墨层24设置于显示模组22的侧面223。油墨层24可作为遮光膜，防止显示模组22在侧面223处漏光。

具体地，显示模组22例如包括基板224及功能层225。功能层225例如为触控层、发光二极管显示层、液体光学胶、固态光学胶、偏光片、无色聚酰亚胺(Colorless Polyimide，CPI)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)膜等其中的至少一种，以达到高穿透度、低雾度、减少色不均、提高颜色对比度等；基板224例如为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、环烯烃共聚物(copolymers of cycloolefin，COC)、石英、高硼硅等材质基板中的至少一种，配合整体叠构以使产品折射率一致，降低双折射造成的重影等。

一些实施例中，油墨层的厚度为5μm～15μm。例如，油墨层的厚度为5μm～6μm、6μm～7μm、7μm～8μm、8μm～9μm、9μm～10μm、10μm～12μm、12μm～14μm或14μm～15μm。由于该油墨具有优异的耐化学品性，因此，当其涂覆至光学部件(如，透镜或显示模组)上时，厚度很薄仍可通过各类耐化学品性测试。

具体地，该光学组件可应用于穿戴式装置，例如虚拟现实(Virtual Reality，VR)眼镜。由于本申请实施例的上述油墨在改性丙烯酸酯树脂、间苯二甲基异氰酸酯和甲基丙烯酸甲酯的协同作用下，具有高的粘结力，低的溶胀度，高的耐化学品性，使得其接触化学品后，不易侵蚀、溶胀或脱落。当该油墨应用到穿戴装置上时，可通过多种品类的化学品的ASTM D1308耐化学品性测试。

测试结果如下表二至表七。

表二

化妆品类	测试结果
		睫毛膏	通过
眼线	通过
		眼影	通过
遮瑕膏	通过
		滴眼液	通过

表三

表四

个人用品类	测试结果
		防晒霜	通过
身体乳	通过
		消毒液	通过
发胶	通过
		指甲油	通过
腮红	通过

表五

清洁类	测试结果
		洗碗剂	通过
家庭洗洁剂	通过
		去污剂	通过
玻璃水	通过
		屏幕清洁剂	通过
消毒湿巾	通过

表六

标准化学品类	测试结果
		70％异丙醇	通过
丙酮	通过
		人工汗液	通过
人造皮脂	通过
		油酸	通过

表七

光学类	测试结果
		混合油脂	通过

由上述表二至表七可以看出，该油墨可以应对化妆品类、食物类、个人用品类、清洁类、标准化学品类和光学类的测试，综合性能佳。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种油墨，包括溶剂、颜料和功能助剂，其特征在于，所述油墨还包括：

重量百分比为5％～30％的改性丙烯酸酯树脂；

重量百分比为1％～10％的异氰酸酯树脂；以及

重量百分比为0％～5％的碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体；

其中，所述改性丙烯酸酯树脂为具有至少一个端羟基的多羟基丙烯酸酯树脂，所述异氰酸酯树脂为包括间苯二甲基异氰酸酯(XDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二异氰酸酯中的任意一种或不限一种的混合物。

2.根据权利要求1所述的油墨，其特征在于，所述改性丙烯酸酯树脂为己内酯改性丙烯酸酯树脂，所述异氰酸酯树脂为间苯二甲基异氰酸酯(XDI)，所述碳原子数在4～10的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯。

3.根据权利要求1或2所述的油墨，其特征在于，所述溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、异佛尔酮、二丙酮醇、乙二醇醚系溶剂、苯甲酸烷酯系溶剂和1，3-丁二醇中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的油墨，其特征在于，所述溶剂包括重量百分比为20％～60％的乙酸丁酯和重量百分比为10％～40％的异佛尔酮。

5.根据权利要求4所述的油墨，其特征在于，所述颜料包括炭黑、石墨、铁黑、苯胺黑、钛白粉、锌白粉和锌钡白中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的油墨，其特征在于，所述颜料包括重量百分比为5％～15％的炭黑。

7.根据权利要求1所述的油墨，其特征在于，所述功能助剂包括抗氧化剂、消泡剂、表面活性剂、流平剂、分散剂、润湿剂、pH值稳定剂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的油墨，其特征在于，所述功能助剂包括重量百分比为0％～0.5％的抗氧化剂、重量百分比为0.1％～5％的消泡剂和重量百分比为0.05％～5％的表面活性剂。

9.一种光学组件，其特征在于，包括光学部件以及设置于所述光学部件上的油墨层，其中，所述油墨层由权利要求1至8中任意一项所述的油墨的固化而成。

10.根据权利要求9所述的光学组件，其特征在于，所述光学部件为透镜，所述透镜包括相对的入光面和出光面、以及围绕且连接所述入光面和所述出光面的外周面，所述油墨层设置于所述外周面；或者，所述光学部件为显示模组，所述显示模组包括用于显示画面的显示面、背离所述显示面的非显示面以及围绕且连接所述显示面和所述非显示面的侧面，所述油墨层设置于所述侧面。

11.根据权利要求10所述的光学组件，其特征在于，所述油墨层的厚度为5μm～15μm。

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